Ingeniería de Telecomunicaciones FIBRA ÓPTICA TEMA: “RECEPTORES ÓPTICOS” INTEGARNTES DEL GRUPO: ALEX ESPINOZA LUNA VICTOR HUGO OÑA DONAIRE BRIAN L. QUENALLATA MENDO

Introducción En las comunicaciones a través de fibras ópticas los receptores ópticos son los dispositivos encargados de tomar una señal luminosa y convertirla a la señal eléctrica en forma de voltaje o corriente en con el objetivo de transportar información a través de la fibra

RECEPTORES OPTICOS Fotodetector convierte el flujo de los fotones incidentes en un flujo de electrones. Después esta corriente es amplificada y procesada. Existen dos tipos de fotodiodos usuales para recepción óptica, fotodiodo PIN y fotodiodo de avalancha APD. Modelo de un típico receptor óptico con detección directa:

RECEPTORES OPTICOS Son los encargados de transformar las señales luminosas en señales eléctricas. En los sistemas de transmisión analógica el receptor debe amplificar la salida del fotodetector y después demodularla para obtener la información. En los sistemas de transmisión digital el receptor debe producir una secuencia de pulsos (unos y ceros) que contienen la información del mensaje transmitido. Sensibilidad alta a la longitud de onda de operación Contribución mínima al ruido total del receptor Ancho de banda grande (respuesta rápida) Alta fidelidad. Amplitud de respuesta eléctrica a la señal óptica recibida. Tiempo de respuesta corto. Estabilidad de las características de ejecución.

PARAMETROS CARACTERISTICOS Longitud de Onda (λ): Punto de operación a la cual el fotodetector optimiza su operación. Responsividad (r): Factor de respuesta de un fotodetector, mide la eficiencia de generar corriente eléctrica cuando incide una potencia lumínica. Corriente de Oscuridad (ld): Corriente de ruido generada por un fotodetector producto de proceso espontaneo de generación-recombinación. Tiempo de Subida (tr): Tiempo de respuesta a un escalón en que la señal fotodetectada pasa del 10% al 90% de su valor final. Tiempo de Bajada (tf): Tiempo de respuesta a un escalón inverso en que la señal fotodetectada pasa del 90% al10% de su valor inicial.

EFECTO FOTOELECTRICO Para cada sustancia hay una frecuencia mínima o umbral de la radiación electromagnética por debajo de la cual no se producen fotoelectrones por más intensa que sea la radiación.   La emisión electrónica aumenta cuando se incrementa la intensidad de la radiación que incide sobre la superficie del metal, ya que hay más energía disponible para liberar electrones

TIPOS DE FOTODETECTORES El fotodiodo PIN es el detector más utilizado en los sistemas de comunicación óptica. Es relativamente fácil de fabricar, altamente fiable, tiene bajo ruido y es compatible con circuitos amplificadores de tensión. Además es sensible a un gran ancho de banda debido a que no tiene mecanismo de ganancia.

TIPOS DE FOTODETECTORES Fotodiodo De Avalancha APD Los APD también son diodos polarizados en inversa, pero en este caso las tensiones inversas son elevadas, originando un fuete campo eléctrico que acelera los portadores generados, de manera que estos colisionas con otros átomos del semiconductor y generan ,as pares electrón-hueco. Esta ionizacion por impacto determina la ganancia de avalancha.

Amplificadores Óptico   En fibra óptica, un amplificador óptico es un dispositivo que amplifica una señal óptica directamente, sin la necesidad de convertir la señal al dominio eléctrico, amplificar en eléctrico y volver a pasar a óptico. Amplificadores en fibra Son amplificadores ópticos que usan fibra dopada, normalmente con tierras raras. Estos amplificadores necesitan de un bombeo externo con un láser de onda continua a una frecuencia óptica ligeramente superior a la que amplifican.

Características Generales Costo General PhotoMax-200/PIN $9,850.00 PhotoMax-200/APD $11,450.00 PhM-PIN $1,995.00 PhM-APD $3,595.00 PIN-08-GL $195.00 PIN-08-30 $395.00 PIN-08-50 RECEPTOR NIVEL DE SENSIBILIDAD VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN LONGITUD DE ONDA PIN -34 dBm 2 a 34 Mbps 1a y 2a ventana PIN-FET -53 dBm 2 Mbps 2a y 3a ventana -47 dBm 34 Mbps APD -56dBm -50 dBm  

Características Generales Costo General PhotoMax-200/PIN $9,850.00 PhotoMax-200/APD $11,450.00 PhM-PIN $1,995.00 PhM-APD $3,595.00 PIN-08-GL $195.00 PIN-08-30 $395.00 PIN-08-50 RECEPTOR NIVEL DE SENSIBILIDAD VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN LONGITUD DE ONDA PIN -34 dBm 2 a 34 Mbps 1a y 2a ventana PIN-FET -53 dBm 2 Mbps 2a y 3a ventana -47 dBm 34 Mbps APD -56dBm -50 dBm  

Características Generales Combinación Emisor-Receptor según Longitud de Onda   Tipo de Fibra Tipo de Emisor Tipo de Receptor Lambda 850 nm Fibra multimodo (gradiente inducido). Emisores LED (GaAs) o Láser. Receptores PIN de silicio. Lambda 1300 nm Fibra multimodo o monomodo. Emisores Láser (GaInAsP). Receptores PIN de InGaAs. Lambda 1550 nm Fibra monomodo (tipo NZD). Emisor Láser. Receptores APD (GaInAsP).

PARÁMETROS Debemos considerar las características eléctricas de salida (codificación para transmisores digitales y nivel e impedancia de salida para las analógicas). Muchos receptores tienen circuitos de control automático de ganancia (CAG) para mantener el mismo nivel de salida cualquiera sea el nivel de entrada. Los receptores ópticos actuales se basan en uno de los dos tipos de detectores: el fotodiodo de avalancha APD y el diodo PIN seguido por un preamplificador de entrada FET (Transistor de Efecto de Campo). Para señales digitales binarias, el caso más común basta con 22Db de relación señal/ruido. Un APD de calidad (de bajo ruido) podría dar una sensibilidad superior. Las relaciones señal eficaz de portadora/ruido eficaz en señales analógicas han de estar entre los 30dB y los 65dB.

CONCLUSIONES Los foto diodos APD son mucho más sensibles que los fotodiodos diodos PIN y requieren de menos amplificación adicional. Sin embargo las desventajas de los APD son los tiempos de transición que son relativamente largos y ruido adicional internamente generado, debido al factor de la multiplicación de avalancha. También podemos decir que los receptores PIN y APD según el material que se use varia las características de los mismos dando como resultado diferentes tipos de longitudes de onda.

GRACIAS!